光伏系统安全性设计要点分析

华润电力技术研究院汇报人：刘同飞新疆昌吉2025.10 目录/CONTENTS 能源现状与挑战 全球能源露求增长 近年来，雅著全球能源消耗总量的增长，全球能源需求持续辈升，2024年，全球能源需求同比增长2.2%全球电力消耗增长近1100太瓦时，同比增长4.3%：全球天然气消耗较上年增长，1150亿立方米，增幅达2.7%全球石油需求增幅仅为0.8%：可再生能源新增装机容量升至700吉瓦左右 能源需求 口随着工业化和城市化的快速推进，全球能源需求急剧增长，传统化石能源日益枯竭且环境污染问题日益严峻。因此，寻找清洁、可再生的替代能源成为当务之急，可再生能源作为自然界中持续存在目可不断再生的能源形式，具有巨大的开发潜力和广阔的应用前景。 传统能源困境 传统化石能源（石油、煤炭、天然气）是当前全球能源体系的支柱，但其不可再生性、环境污染效应以及由此引发的地缘政治冲突，正日益成为人类社会可持续发展的重大挑战。 石油、天然气 环境污染 石油：按当前开采速度全球已探明石油储量仅可持续约37年 煤炭：尽管储量相对丰富，但高污染特性使其在全球减排背景下加速退出。 环境污染问题日益加剧空气质量恶化雾鑫天气频繁笼罩城市，给人们的健康带来极大威胁，全球二氧化碳排放量持续掌升。 天然气：虽被视为过渡能源但同样面临储采比下降压力。 口化石能源的不可持续性、环境代价与地缘风险已形成三重危机*倒逼全球加速向可再生能源转型。正如国际能源署所言：“谁掌握清洁能源技术，谁就拥有未来能源主权。 能源转塑追性 当前，世界正站在个，生存与崩溃的分命口一边是化石能源枯竭倒计时、极端气候难频发、地缘冲突因能源而起：另一边是可再生能源技术的指数级类破与全球碳中和共识的不可逆转向。向可再生能源转型，已不再是可选项而是人类文明存续的必答题 熊源增如酷游铺代 化石能源作屏不可低估 可再生能源增长空海巨大 风能和太阳能产能的扩大，对供应链发展和扩大有更加严格的要求，各国要通过避免对个别国蒙和地区的过度依赖采保障自身的能源安全，不仅如此，风能和太阳能发电的巨大扩张，意味着电力系统需要适应未来各国可通过升级电网，提高系统灵活性储能和可就的备用容量确保能够应对日益增长的发电变化 俄品冲突等事件加单了各国对能源供应安全和经济性的关注，除新冠肺炎疫情导致的2020年秋季碳排放量外自2015年巴黎气候日标达成一致以来，碳排故量每年都在上升，数据显示，全球炭排放量在过去4年中以平均每年0.8%的速度增长，2023年则创下了374亿吨的历史新高。 全球能源系统主体要根据自身发展情况，有针对性地做出能源转型规划部署。遥记石油和天然气在能源市场仍有不可想动的地位同等重视化石能源需求和节能降璞、在顺应脱碳趋势的同时潼免自身成为脱细的野马，面出现意料之外的危机 新能源相关政策 数字革命 碳达峰碳中和 新型电力系统 到2035年，中国全经济范国温气体净排放量比峰值下障710%，力争做得更好，非化石能源湾费占能源消费总量的比重达到30%以上，风电和太阳能发电总装机容量达到2020年的6倍以上，力争达到36亿千瓦. 中央财经委员会第九次会议指出，要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效率实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。 中央财经领导小组第六次会议，习近平总书记提出“四个革命个合作，能源安全新战略，推动能源消费革命，推动能源供给革命，推动能源技术革命推动能源体制革命，全方位加强国际合作。 中国共产党十九届五中全会提出，坚定不移建设制造强国、质量强国、网络强国、数字中国 太阳能资源评估 太阳能总辐射量 惠直接辐射是通过直线路径从太阳射来的光线，它被物体遮挡时能在物体背后形成边界清断的阴影。直接辐射强度与太阳的位置以及接收面的方位和高度角等有很大的关系。 ●散射辐射是经过大气分子、水蒸气、灰尘等质点的反射，改变了方向的太阳辐射。它从整个天空的各个方向来到地球表面，但大部分来自靠近太阳的天空，太阳的散射光线如同阴天和雾天一样不能被物体遮蔽形成边界清晰的阴影，也不能用凸透镜或反射镜加以聚焦或反射。 ·散射辐射与大气条件：如灰尘、烟气、水蒸气、空气分子和其它悬浮物的含量，以及光通过大气的路径等有关。一般在晴朗无云的情况下，散射辐射的成分较小，在阴天、多烟尘的情况下，散射辐射的成分较大。 阴影遮挡 如何分析叠加上障碍物之后的太阳轨迹图？ 太阳轨迹图显示了纬度43地区的太阳高度角和方位角 该位置假设为桌光伏电站的建筑屋顶，东南方向有1棵树西南方向有一个小型房屋，该处从2月到10月接受全光照从11月到1月由于树的遮挡使得早上8：30到9：30的1h无日照，在下午3点后小型房屋将遮挡光伏电站。 太阳轨迹图中被障碍物遮盖的部分展示了太阳位于障碍物之后导致光伏组件安装地被遮挡的时间周期。 太阳能辐照模型 太阳辐射量到达地表需要经过很长的一段旅程。所以，在建模太阳辐射量时地球外层太阳辐时与地球大气，表面和物体之间的相互作用都应该考虑进去。既不反射也不散射、直接到达地表的辐射分量被称为直接辐射量，也就是产生阴影的辐射分量。被大气 层散射、且直接到达地表的辐射分量被称为散射辐射量，小部分被地表反射、直接到达倾斜平面的辐射量被称为散射辐时量。这三种辐射分量共同构成了全球辐射量。 口法向直接辐射量（DNI）表示太阳园面和离太阳最近的区域（以太阳为中心5度的太阳圆面）放射出来的直射太阳辐射光热发电站 口水平面总辐射量/照度（GHI）水平面上接收到的直射和散射辐射总数。GHI是对比气象空间的参照辐射：同时也是倾斜平面上计算辐射的必要参数 口倾斜表面总辐射量/照度（GTI）即为在固定或随着太阳而变化的倾角、方位角的表面所接收到的辅射总值。这一辐射总值包括了散射辐射直射射和反射辐射。在光伏发电的运用中，GTI有时会受到遮物的影响。 全国资源划分太阳能资源分布情况 口我国太阳能资源丰富，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时，年辐射量在1389kWh/m以上，总体呈高原大于平原、西部干燥区大于东部湿润区的分布特点。其中，育藏高原最为丰声，年总辐射量超过1800kWh/m部分地区基至超过2000kWh/m，四川盆地资源相对较低。 太阳能辐射量资源数据库 口三种辐射量数据来源： V全国98个太阳能辐射观测站√场址卫星数据Solargis、MeteonormNASA√场址辐射站实测数据 安全设计要点 安全设计要点 光伏电站由于地形地貌、气象与地质条件差异巨大，其安全设计应分别抓住“山地防地质灾害，抗风排涝和沙戈荒防风固沙、耐极端温湿盐“两条主线。施工安全 电缆敷设 组件、逆变器/汇流箱、电缆等设备选型、消防安全 路径选择，避开冲沟陡坡、海拔>2000m采用紫外防护交联聚乙烯电缆，防蓄接地 光伏电站设计安全标准 写可研设计/技术规范书“引用标准”章节时，按“先强制、后推荐，先国标、后行标、再IEC排序 光伏电站设计安全方面的标准可归纳为6大类，60余本”从选址到退役全生命周期只要掌握下列清单，就能在可研，初设、评标在何阶段一次引用到位，带★“为全文强制或条款强制，必须热行， 通用与站址安全 组件，、支架与材料安全 C61730-112023光代的件安全量定第1分贴期费468/120047.1-2023万光A/BCR +6B50797-2024光达电站设计5准GB/T51368-2022提销光伏系地电用信术准GB55036-2022药投范通热范+G855037-2022建货带火道用规百* 结构，、机械与高处作业 防雷与接地 名500档-2021费设计5准G8507942022光伙发电动惠工限店：含支系量4：防具点9G180-2016氧持工票作业业全技水及置 GB50057-2020请航防盟设计建店GB/T32512-2016充使蒙电防营技术更求GB/T369632018光伏准一体化系糖防富孩术规范我G片50004-2021变电气系置的试电压保护招房账配合设计量带68/T50065-2021交流电气器量约报热设计规动DL/F1364-2014光快发生站防温技术焊用 项目前期规划与设计 资源评估与选址优化：确评估当地的太阳能资源，包括光照强度、日照时数等，选择光照资源丰富尽稳定的区域建设光伏电站，同时，考虑土地成本、地形地貌、电网接入条件等因素，选择合适的场址。 系统设计优化：合理设计光伏阵列的布局和容量，根据场地的地理条件和太阳路径，优化光伏组件的排列方式，提高土地利用率。同时，根据项目规模和需求，选择合适的光伏系统配置，如组件类型，送变器选型等，以提高系统的整体效率和可靠性 可研报告与成本预估：在项目前期进行详细的可行性研究，包括技术可行性、经济可行性、环境可行性等，编制准确的可研报告和成本预估，为项目的投资决策提供科学依据。 光伏技术可开发量评估流程 技术可开发量评估的关键在于剔除因资源赋、保护区、地形坡度、地面覆盖物等限制而产生的不可利用面积，在此基础上结合地理位置、地形条件设定光伏方阵排布原则，计算理论单位面积光伏发电装机密度最终得到技术可开发光伏发电装机容量全 光伏系统建模及发电量评估工具 PVsyst-光伏系统仿真模拟软件，主要用于对光伏发电系统的建模仿真，以及分析影响发电量的各种因素分析等，是当前的光伏系统设计、发电量评估专业分析软件 光伏技术年发电量评估流程 在测算太阳能光伏资源技术可开发量的基础上，需考虑遮挡、设备损耗以及气温等因素造成的光伏发电出力损失，计算光伏逐小时发电功率，进而计算得出年技术可开发电量。 设备与技术应用 ■高效光伏组件：选择高效光伏组件，如N型TopCon/BC组件、异质结（HJT）组件等，提高光伏组件的转换效率，从而在相同的占地面积下获得更多的发电量，降低度电成本， 跟踪支架系统：采用跟踪支架系统，使光伏组件能够始终面向太阳，提高发电效率，跟踪支架系统根据太阳的位置自动调整角度，相比固定支架系统，可提高发电量10%-30%左右，尤其在西北地区光照资源车高度角变化较大的区域，效果更为量著 雨储能技术应用：结合能系统，如锂电池储能、液流电池储能能系统可以在白天光照充足时能存多余的电能，在夜回酸光服买现电力的提高光伏电力的消纳能力，减少弃光现象 采用一体化光储方案，光销系统设备地控制器内部才环，开放透铃尚明控制接口给客户侧，提升系统易用性。同时体化方案在认证，测试和预调试方面也优势较大，可以降低现场光储设备的安装词试时间，加快项日并网，使项目能提前运行获利 光伏组件设备选型 设计阶段 采购阶段 安装阶段 运营阶段 定期对光伏组件进行清洗和检查：以保持其最佳工作状态. 在安装过程中，应进行质量控制，确保所有安装工作符合光伏电站设计规范的要求。光伙组件的安装应按照设计图纸的型号，规格进行，组件之间的接线应连接牢固避免短路或断路。 确定评估场址的年太阳能辐射量数据：确定最佳领角和方位角：方阵前后排间距：确保光伏组件的技术参数符合项目更求，包括但不限于功率、效率、尺寸、工作电压和电流等。 选择适合项目需求的技术路线，符合1EC61215和EC61730标准，具有相关认证的组件，关键性能参数满足质量安全性和耐久性达到一定要求， 在电站运营期间，持续进行压量控制，确保电站的所有部件和系统都按照设计规范和行业标准运行， 建设与安装阶段 集中采购与规模效应：在项目采购阶段，采用集中采购的方式，降低设备和科的采购成本。同时，通过规模化建设，实现项目的规模效应，降低单位建设成本 标准化设计与施工：推行标准化设计和施工一的技术标准和彩顺自的围最和进度，标准化设计可以提高设计效率，减少设计变更，施工规范化可以提高施工质量，降低施工风险格制 施工管理与质量控制：加强施工过程中的管理，合理安排施工进度，确保施工质加强质量检验和验收工作，避免因质量问题导致的返工和延误